基于1_wire的小型氣象站系統(tǒng)開發(fā)

    1_wire與目前多數(shù)標準串行數(shù)據(jù)通信方式如SPI、UC、Micorwire不同,它采用一根信號線,既傳輸時鐘又傳輸數(shù)據(jù),而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的。總線上單個主機系統(tǒng)能夠控制一個或多個從機設備。只有一個從機位于總線上時.系統(tǒng)可按照單節(jié)點系統(tǒng)操作;而多個從機位于總線上時.則系統(tǒng)按照多節(jié)點系統(tǒng)操作。
一、小型氣象站系統(tǒng)主機工作旅理
    小型氣象站系統(tǒng)采用OALLAS半導體公司生產(chǎn)的DS2423、DS2450、DS18B20三個1一wire設備來測且環(huán)境中的風速、風向和環(huán)境溫度。小型氣象站基本工作原理如圖1所示。

      溫度傳感器OS18B20測量環(huán)境溫度,待測出環(huán)境溫度后,通過處理器的一個l/O端口用,一wire總線時序?qū)��?shù)據(jù)讀取出。計數(shù)器052423用來測,風速盤轉(zhuǎn)動的速度。風速轉(zhuǎn)盤通過與一個帶磁鐵的轉(zhuǎn)子相連,記錄下外部風速轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)速度,然后傳給該計數(shù)器。每當風速轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到用于捕捉通斷信號的干簧管的位且時,這兩個干贊管閉合,轉(zhuǎn)過該點的時候該干贊管隨即斷開。此時即可產(chǎn)生一個正相的脈沖,使計數(shù)器自動加數(shù).計數(shù)器記錄下單位時間內(nèi)干贊管通斷的次數(shù).再通過計算即可算出該風速的大小。
     052450用來測量環(huán)境風向。當風吹動風向標的時候,安裝在轉(zhuǎn)子上的磁鐵將閉合某一個或兩個干贊管,而其他的干簧管則斷開,當閉合某一個或兩個干贊管時,由于電阻分壓作用052450各個翰入引腳上的電壓將發(fā)生變化。由存在兩個干贊管同時閉合的情況,可以測出磁鐵處于兩個干贊管中間的情況,所以8個干贊管可以測出,6種風向狀態(tài)。
本系統(tǒng)采用單片機MSP430F133的一個l/O端口模擬1_wire時序與1_wire總線直接連接進行通信,它使用的是洲的供電電壓,具有電壓低、功耗小、成本低等優(yōu)點,然后單片機通過串口與上位機通信。
二、小型氣象站軟件系統(tǒng)
1.軟件系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)
    在完成了硬件系統(tǒng)后,要有合理的軟件系統(tǒng)支持,軟件結(jié)構(gòu)如下圖所示:

2. 1_wire時序1_wire設備有自身的專門的通信時序,讀、寫數(shù)據(jù)及供電電源全部是通過一根數(shù)據(jù)線完成。該時序有快速和慢速兩種,本系統(tǒng)以慢速為主,其讀寫時序如圖2所示(單位,s)。

    該單片機采用的是SM的晶體,產(chǎn)生SM的主系統(tǒng)時鐘。所以直接使用循環(huán)語句就可以產(chǎn)生該時序。
3.扭索茸法
    每片lee叻咐州者清唯一的翻位注冊碼,它存儲在只讀存儲器(ROM)中。在,1_wire網(wǎng)絡中,注冊碼用于,1_wire主機對從機器件進行逐一尋址。如果,1_wire網(wǎng)絡中器件的ROM碼是未知的.可以通過搜索算法來找到此碼,從而確定該設備的身份。搜索命令通過廣播形式發(fā)出后.開始實際的搜索過程�？偩�復位后,由主機發(fā)出命令,所有1_wire器件同時應答主機,總線上的所有器件同時發(fā)送ROM碼的第一位,這相當于發(fā)送的全部數(shù)據(jù)位ANO;接粉主機啟動發(fā)送命令使從機發(fā)送該位的補碼,從兩次讀到的數(shù)據(jù)位可以對ROM碼的第一位做出幾種判斷;然后主機向總線上的器件發(fā)回一個指定位.如果器件ROM碼的該位的值與該數(shù)據(jù)位匹配則繼續(xù)搜索過程,若不匹配則進入等待狀態(tài)直到下一個復位信號到來。其余63位ROM碼的搜索也按照這種方式進行。按照這種搜索算法進行下去最終除了一個器件外所有設備將進入等待狀態(tài),即可得到該器件的ROM碼。
    搜索算法采用的是二叉樹結(jié)構(gòu).搜索過程沿各分節(jié)點進行,直到找到器件的ROM碼為止;后續(xù)的搜索操作沿粉節(jié)點上的其他路徑進行,按照同樣的方式直到找到總線上的所有器件代碼。
4.對單獨某公件該寫裸作
    在搜索完成后,寫入選擇字符0x55選擇所豁要的器件。以溫度傳感器為例,實現(xiàn)該算法。將05,820的舊寫入,1_wire總線,此時,只有05,820工作,其余全部停止工作,然后就是對05,820進行操作。寫入數(shù)據(jù)0x44進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,保持25的高電平,然后復位,使用命令oxBE讀取051820中臨時寄存器數(shù)據(jù),從該寄存器中讀取第0和第,字節(jié),然后根據(jù)其二進制數(shù)與溫度的對應關(guān)系.將其轉(zhuǎn)換。
三,前景與展妞
    一線網(wǎng)絡作為一種新型的測控網(wǎng)絡有粉廣闊的應用前景。該微型氣象站除了可以測量風向風速和溫度之外,還可以專門用于濕度、紫外線強度等用于環(huán)境測量的,1_wire期間來測量,使該氣象站的測t內(nèi)容更加全面.并且該氣象站成本低廉、設計簡單.適合于家庭及企事業(yè)單位對環(huán)境有要求的部門從事生產(chǎn)和生活。

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